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Séance de cours

Mécanique de la neige: Avalanche Dynamics

Dans cours

ENV-525: Physics and hydrology of snow

This course covers principles of snow physics, snow hydrology, snow-atmosphere interaction, and snow modeling. It transmits detailed understanding of physical processes within the snow and at its interfaces with the atmosphere and the ground, and presents ...

Description

Cette séance de cours se penche sur la mécanique de la neige et la dynamique des avalanches, couvrant des sujets tels que la propagation des fissures, la modélisation du test de la scie de propagation (PST), l'élasticité de la dalle, la vitesse de propagation, la rupture de la dalle en traction et la friction lors du relâchement de la dalle. L'instructeur explique l'influence de la densité des brames sur la propagation des fissures, la longueur critique des fissures et les facteurs affectant les processus de libération des avalanches. Différents indices de stabilité, des considérations de stress et l'utilisation de la vélocimétrie de suivi des particules (PTV) sont discutés pour comprendre le danger d'avalanche et l'initiation. La séance de cours se termine par des informations sur le glissement des dalles, les angles de pente critiques et l'importance de prendre en compte les caractéristiques du terrain.

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Enseignant·e·s (3)

Wolf Hendrik Huwald

Dr. Hendrik Huwald is a scientist at the Laboratory of Cryospheric Sciences (CRYOS) and a lecturer at the Environmental Sciences and Engineering Section (SSIE) of the Swiss Federal Institute of Technology in Lausanne (EPFL). He completed his PhD in 2003 at the Swiss Federal Institute of Technology in Zürich (ETHZ), developing a numerical model for sea ice and studying energy transfer processes in the Arctic. Between 2005 and 2012 he was a post-doctoral fellow and scientist at the Laboratory of Environmental Fluid Mechanics and Hydrology (EFLUM) of EPFL working on Alpine snow-atmosphere interaction, and energy balance-related research mainly in mountain regions. During this time, he designed, led and participated in numerous large field experiments in different environments. In 2013 he joined the newly founded CRYOS laboratory where he conducted research in the domains of snow science, hydrology, boundary layer meteorology and environmental sensing. He has extensive experience with project management both on national and international level.

Johan Alexandre Philippe Gaume

I started my scientific career in 2008 at the Grenoble University in the IRSTEA laboratory where I did my master's thesis on the rheology of dense granular materials using the discrete element method. In the same lab, I followed with a PhD on the numerical modeling of the release depth of extreme avalanches using a combined mechanical-statistical approach and spatial extreme statistics. In 2013 I obtained a postdoc position at the WSL Institute for Snow and Avalanche Research SLF in Davos where I was in charge of developing and applying numerical models to improve the evaluation of avalanche release conditions and thus avalanche forecasting. While my PhD was mostly theoretical and numerical, my postdoc in Davos allowed me to gain a practical expertise by participating in laboratory and field experiments which helped to validate the models I develop. In 2016, I was awarded a SNF grant to work as a research and teaching associate in CRYOS at EPFL on the multiscale modeling of snow and avalanche processes. I developed discrete approaches to model snow micro-structure deformation and failure in order to evaluate constitutive snow models to be used at a larger scale in continuum models. I also developed numerical models for wind-driven snow transport. In 2017, I was a Visiting Scholar at UCLA to work on a Material Point Method (MPM) to simulate both the initiation and propagation of snow avalanches in a unified manner. The UCLA MPM model was initially developed for the Disney movie "Frozen" and has been modified and enriched based on Critical State Soil Mechanics to model the release and flow of slab avalanches. The results of this collaboration have been published in Nature Communications. In 2018, I was awarded the SNF Eccellenza Professorial Fellowship and became professor at EPFL and head of SLAB, the Snow and Avalanche Simulation Laboratory. At SLAB, we study micro-mechanical failure and fracture propagation of porous brittle solids, with applications in snow slab avalanche release. We also simulate avalanche dynamics and flow regime transitions over complex 3D terrain through the development of new models (depth-resolved and depth-averaged) based on MPM.In 2020, I obtained a SPARK grant to develop a new approach to simulate and better understand complex process chains in gravitational mass movements, including permafrost instabilities, rock, snow and ice avalanches and transitions to debris flows.

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Concepts associés (32)

Mécanique de la rupture

La catastrophe du Vol 587 American Airlines s'explique par la rupture de la dérive de l'appareil.|vignette La mécanique de la rupture tend à définir une propriété du matériau qui peut se traduire par sa résistance à la rupture fragile (fracture) ou ductile. Car si les structures sont calculées pour que les contraintes nominales ne dépassent pas, en règle générale, la limite d'élasticité du matériau et soient donc par voie de conséquence à l'abri de la ruine par rupture de type ductile ; elles ne sont pas systématiquement à l'abri d'une ruine causée par la présence d'une fissure préexistante à la mise en service ou créée en service par fatigue (comme lors de la catastrophe ferroviaire de Meudon) ou par corrosion sous contrainte.

Propagation constant

The propagation constant of a sinusoidal electromagnetic wave is a measure of the change undergone by the amplitude and phase of the wave as it propagates in a given direction. The quantity being measured can be the voltage, the current in a circuit, or a field vector such as electric field strength or flux density. The propagation constant itself measures the change per unit length, but it is otherwise dimensionless. In the context of two-port networks and their cascades, propagation constant measures the change undergone by the source quantity as it propagates from one port to the next.

Vitesse d'une onde

Une onde est une perturbation qui se déplace dans un milieu. Il est possible de lui associer deux vitesses d'onde, soit la vitesse de phase et la vitesse de groupe qui, parfois, ne sont pas égales : Dans un milieu homogène, la propagation dans une direction donnée d'une onde monochromatique (ou sinusoïdale) se traduit par une translation de la sinusoïde à une vitesse appelée « vitesse de phase » ou « célérité ». Dans un milieu non dispersif, cette vitesse ne dépend pas de la fréquence.

Velocity factor

The velocity factor (VF), also called wave propagation speed or velocity of propagation (VoP or of a transmission medium is the ratio of the speed at which a wavefront (of an electromagnetic signal, a radio signal, a light pulse in an optical fibre or a change of the electrical voltage on a copper wire) passes through the medium, to the speed of light in vacuum. For optical signals, the velocity factor is the reciprocal of the refractive index.

Corrosion sous contrainte

thumb|upright=1.5|Exemple de fissuration par corrosion sous contrainte causée par la tension exercée par un collier de renforcement soudé de façon inadéquate. Trois facteurs (milieu, matériau et mécanique) sont généralement simultanément en cause. La corrosion sous contrainte (ou CSC) d'un métal ou d'un alliage résulte généralement de l'action conjuguée de trois facteurs : une contrainte mécanique en tension (contrainte résiduelle ou appliquée) ; un milieu environnant agressif ; un matériau sensible au phénomène de CSC, au moins dans certaines conditions.

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Fatigue: Partie 1

Couvre la fatigue des matériaux, la mécanique des fractures, les contraintes cycliques et les causes de dommages.

Propagation des fronts en 1D

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Mécanique des fractures : défauts et énergie

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Ingénierie des structures : un hommage à l’innovation

Fournit un aperçu des progrès de l'ingénierie structurelle, en se concentrant sur les structures en béton et la théorie critique des fissures de cisaillement.

Conception de la capacité des murs RC

Couvre la conception de capacité des murs en béton armé en 10 étapes, mettant l'accent sur la surrésistance et la ductilité.

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Vitesse d'une onde

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